Zamiar: zapewnienie sterowności statku, tj. jego zdolność poruszania się po określonej trajektorii.

Konstrukcja przekładni kierowniczej.

Ogólny układ jednego z wariantów urządzenia sterującego pokazano na rysunku.

Ryż. 3.1.1. Schemat urządzenia sterującego:

1- pióro sterowe; 2 - połączenie kołnierzowe; 3- łożyska seryjne;

4 - główka kolby; 5 - napęd kierowniczy; 6 - maszyna sterująca;

7- kierownica; 8 - przekładnia kierownicza; 9 - piłka; 10 - rura helmportu;

11 – pętla steru; 12 - szpilka; 13 - pętla słupka steru;

14 - słupek steru; 15 - pięta rufowa.

Głównym elementem tworzącym siłę niezbędną do wykonania manewru jest płetwa sterowa 1. Aby obrócić płetwę steru pod pewnym kątem w stosunku do DP baletnica 9 - wałek o zmiennej średnicy na całej długości. Sekcje o zwiększonej średnicy w porównaniu ze średnicą projektową są zapewnione w miejscach podparcia półwyrobu 3, aby poprawić łatwość konserwacji. Do połączenia kolby i płetwy steru najczęściej stosuje się połączenie kołnierzowe 2, pokazane na rysunku, lub połączenie stożkowe. Trzon sterowy wchodzi w prześwit rufowy kadłuba statku przez rurę sterową 10, która zapewnia szczelność kadłuba i ma co najmniej dwie podpory 3 na wysokości. Dolna podpora znajduje się nad rurą portu sterowego i posiada uszczelnienie dławnicy, które zapobiega przedostawaniu się wody do kadłuba jednostki pływającej. Podpora górna znajduje się bezpośrednio przy główce kolby, zwykle przejmuje masę kolby i steru, więc na kolbie wykonuje się pierścieniowy występ.

Siła potrzebna do obrócenia steru na kolbie jest generowana przez Przekładnia kierownicza. W skład napędu kierowniczego wchodzą: maszyna sterująca 6; środki przenoszenia momentu obrotowego z maszyny sterującej na głowicę kolby 4 (przekładnia kierownicza - rumpel lub sektor 5); przekładnia kierownicza 8; a także układ zdalnego sterowania napędem kierownicy - urządzenie do przesyłania poleceń do przesuwania steru z mostka nawigacyjnego (z kierownicy 7) do elementów sterujących maszyny sterowej.

Klasyfikacja kierownicy.

Ze względu na rozkład powierzchni płetwy steru względem osi obrotu wyróżnia się następujące typy sterów (rysunek 3.1.2):

Ryż. 3.1.2. Klasyfikacja sterów według rozkładu powierzchni:

1 - pióro steru; 2 - półka przeciwoblodzeniowa; 3 - piłka;

4 - kierownica; 5- wspornik.

- niezrównoważony (zwykły ) (ryc. 3.1.2, a), którego oś obrotu znajduje się blisko przedniej (dziobowej) krawędzi płetwy steru (jest od niej oddzielona na odległość równą promieniowi wspornika steru);

- balansowy (Rys. 3.1.2, b), którego oś obrotu jest przesunięta bliżej środka ciśnienia hydrodynamicznego (odległość od krawędzi natarcia w odległości większej niż promień wspornika steru), podczas gdy część płata obszar położony do przodu od osi obrotu nazywa się wyważaniem;

- półzrównoważony (ryc. 3.1.2, c), w którym rozkład powierzchni w dolnej części płetwy steru odpowiada kołem balansowym, aw górnej części zwykłej kierownicy;

- zawieszenie (ryc. 3.1.2, d), wyróżnia się w klasyfikacji tradycyjnie i jest tym samym sterem wyważającym, różniącym się tym, że podpory nie są umieszczone bezpośrednio na szynie steru.

Stery wyważone i półwyważone charakteryzują się współczynnikiem wyważenia k d:

gdzie: F d – część powierzchni płetwy sterowej, położona między krawędzią natarcia a osią obrotu (zrównoważona), m 2; F to całkowita powierzchnia płetwy steru, m2.

Dla sterów wyważonych zwykle k d = 0,21¸0,23, dla sterów częściowo wyważonych k d = 0,15.

Zaleta sterów wyważonych i półwyważonych: ze względu na mniejszą odległość środka nacisku od osi obrotu moment na kolbie jest mniejszy niż w przypadku sterów niezrównoważonych.

Wadą jest to, że mocowanie takich sterów do statku jest trudniejsze i mniej niezawodne.

W zależności od kształtu profilu wyróżnia się następujące typy sterów:

- płaski jednowarstwowe, ze względu na małą wydajność są rzadko stosowane - głównie na statkach bez własnego napędu;

- profilowane dwuwarstwowy ( opływowy), składający się z poszycia zewnętrznego i kompletu wewnętrznego. Zestaw składa się ze zgrzanych ze sobą poziomych żeber i pionowych membran. Do podstawy płetwy sterowej przymocowane są poziome żebra - ruderpis, czyli masywny pionowy pręt. Ruderpiece jest wykonany razem z pętlami do zawieszenia płetwy sterowej na słupku steru. Konkretny kształt profilu steru jest zwykle dobierany eksperymentalnie, odpowiednio profile nazywane są nazwami laboratoriów, w których zostały opracowane.

Przekładnie kierownicze, ich rodzaje, budowa i wymagania wobec nich.

Przekładnia kierownicza przeznaczony do bezpośredniego przesuwania steru i kontroli jego położenia.

W ramach przekładni kierowniczej można wyróżnić następujące elementy (raczej warunkowo):

Urządzenie do przenoszenia momentu obrotowego z przekładni kierowniczej na kolbę (czasami nazywane właściwą przekładnią kierowniczą);

Maszyna sterująca - elektrownia, która wytwarza siłę niezbędną do obracania kolby;

Przekładnia sterowa, która komunikuje się między stanowiskiem kontrolnym a maszyną sterową;

System sterowania.

Istnieją następujące główne typy przekładni kierowniczych:

Mechaniczne (ręczne), które obejmują sterownicę-linę, sektor-linę, sektor z okablowaniem rolkowym, sterownicę śrubową;

Posiadanie źródła energii (hydrauliczne, elektryczne, elektrohydrauliczne).

Napędy mechaniczne są stosowane tylko na małych statkach i jako pomocnicza przekładnia sterowa.

Wymagania dotyczące urządzeń sterowych zawarte są w Przepisach klasyfikacji i budowy statków morskich RMRS (tom 1, dział III „Urządzenia, wyposażenie i zaopatrzenie”, pkt 2 „Urządzenia sterowe” oraz tom 2, dział IX „ Mechanizmy”, punkt 6.2 „Przekładnie kierownicze”). Główne wymagania obejmują:

1. Wszystkie statki muszą być wyposażone w główne i pomocnicze urządzenia sterowe działające niezależnie od siebie.

2. Napęd główny i kolba muszą zapewniać przesunięcie steru z 35° w jedną stronę do 30° w drugą stronę w czasie nie dłuższym niż 28 sekund przy maksymalnym zanurzeniu roboczym i prędkości jazdy do przodu.

3. Napęd pomocniczy musi być zdolny do przestawienia steru z 15° na jedną burtę do 15° na drugą burtę w czasie nie dłuższym niż 60 sekund przy maksymalnym zanurzeniu roboczym i prędkości równej połowie maksymalnej prędkości roboczej do przodu lub 7 węzłów ( którakolwiek jest większa).

4. Na tankowcach, gazowcach i chemikaliowcach o pojemności brutto 10 000 i większej, na innych statkach o pojemności brutto 70 000 i większej, a także na wszystkich statkach jądrowych główna maszyna sterowa musi zawierać dwa (lub więcej) identyczne zespoły napędowe . W związku z tym należy przewidzieć dla nich dwa niezależne układy sterowania z mostka nawigacyjnego.

5. Sterowanie napędem głównym musi być zapewnione z mostka nawigacyjnego oraz z przedziału rumpla.

6. Sterowanie napędem pomocniczym musi być zapewnione z przedziału rumpla, aw przypadku zasilania ze źródła zasilania musi być zapewnione również niezależne sterowanie z mostka nawigacyjnego.

7. Konstrukcja przekładni kierowniczej musi zapewniać przejście z napędu głównego na napęd pomocniczy w czasie nie dłuższym niż 2 minuty w razie wypadku.

8. Musi być zapewniona kontrola położenia steru.

Istnieją następujące rodzaje przekładni kierowniczych:

Rumpel wzdłużny, w którym rumpel jednoramienny, zamontowany na głowicy kolby, znajduje się w kierunku wzdłużnym (ryc. 3.1.3, a);

Cross-tiller, w którym rumpel jest dwuramienną dźwignią (ryc. 3.1.3, b) - nazwa jest warunkowa, ponieważ rumpel może być umieszczony zarówno wzdłuż, jak i w poprzek DP statku;

Sektor, w którym sektor zamontowany na głowicy kolby jest obracany przez przekładnię napędową maszyny sterującej (ryc. 3.1.3, c).

A) B) V)

Ryż. 3.1.3 Rodzaje przekładni sterowych:

a - rumpel wzdłużny; b - rumpel poprzeczny; do sektora.

Obecnie na dużych statkach rozpowszechnił się poprzeczny napęd rumpla z połączoną z nim czterotłokową hydrauliczną maszyną sterową.

Istnieją następujące rodzaje przekładni kierowniczych:

Rolka, w której połączenie między stanowiskiem sterowniczym a siłownikiem (na przykład szpulą hydraulicznej maszyny sterującej) realizowane jest poprzez system stalowych rolek (odcinków rurowych) połączonych ze sobą za pomocą zawiasów lub przekładni stożkowych;

Hydrauliczny, który wykorzystuje wolumetryczny napęd hydrauliczny;

Elektryczny, składający się z układu samosynchronizujących się silników - gdy obraca się kierownica, w wirniku silnika nadawczego (generatora) wzbudzany jest prąd, powodujący obrót wirnika odbiornika połączonego z siłownikiem maszyny sterującej .

Spośród różnych rodzajów przekładni kierowniczych najczęściej stosowane są przekładnie elektryczne i elektrohydrauliczne.

Na nowoczesnych statkach najczęściej spotykane są elektrohydrauliczne maszyny sterowe czterotłokowe z poprzeczną przekładnią sterową. Projekt takiego EGRM z mechanicznym sprzężeniem zwrotnym pokazano na rysunku 3.1.4.

Ryż. 3.1.4 Elektrohydrauliczna maszyna sterująca (EGRM)

Dwa identyczne siłowniki IM (napędzane silnikami elektrycznymi 11 z dwóch elektrycznych linii sterujących) działają na jeden wyjściowy element sterujący - drążek 12. Przesuwanie drążka h (którego zadaniem jest przesunięcie kierownicy) za pomocą połączonych w punkcie C dźwigni BD i FG , a pręt 17 jest przenoszony do pomp 8 o regulowanym przepływie, napędzanych silnikami elektrycznymi 7. Pompy, zgodnie z otrzymanymi ruchami e1 i e2 regulowanych korpusów, wytwarzają odpowiednio przepływ Q1 i Q2.

Podczas pracy pomp w cylindrach maszyny sterującej 6 powstaje różnica ciśnień p 1 - p 2, w wyniku której kolba 3 obraca się za pomocą tłoków 5 i sterownicy 2, a kierownica 1 jest przesunięty o pewien kąt a.

W tym przypadku mechaniczne sprzężenie zwrotne 4 przywraca tłoczysko 17 do początkowego położenia środkowego za pomocą dźwigni DB i FG, w którym całkowite przemieszczenie regulowanych korpusów pomp e = 0. Ciśnienia we wnękach cylindra są wyrównane , ruch steru zatrzymuje się i utrzymywany jest zadany kąt a. Zatem ten EGRM z mechanicznym sprzężeniem zwrotnym jest autonomicznym serwomechanizmem połączonym szeregowo z zamkniętym obwodem elektrycznego układu sterowania.

Wskaźniki położenia steru na mostku odbierają sygnał elektryczny z czujnika 14 uruchamianego przez dźwignię 13 połączoną z prętem 12.

Do koordynowania pozycji zerowych pręta i sterowanych organów pomp stosuje się urządzenie regulacyjne, składające się z połączeń śrubowych 15 i 16 na końcach pręta NL. Kolczyki AB i HG kompensują wzajemny ruch zapinek.

W przypadku awarii układu zdalnego sterowania maszynę sterującą napędza kierownica 10 połączona ze skrzynią biegów 9.

Tradycyjny przekładnia sterowa statku składa się z długopisu ster oraz części zapewniające jego przesunięcie do wymaganego kąta obrotu. Części te obejmują kierownicę, shturtro, rolki, rumpel, kolbę i płetwę sterową ( Ryż. 2.17.).

Ryż. 2.17. Schemat tradycyjnego urządzenia sterującego:
1 - kierownica; 2 - shturtra; 3 - rolki prowadzące; 4 - typ sektora sterownicy; 5 - zapas; 6 - płetwa sterowa

Nowoczesne urządzenie sterujące składa się z kierownicy, maszyny sterującej, łuku oraz wspornika montażowego ( Ryż. 2.18.).

Ryż. 2.18. Schemat nowoczesnego urządzenia sterującego: 1 - przekładnia kierownicza; 2 - wspornik montażowy; 3 - kierownica; 4 - Bowden kierownicy

Kierownice są pasywne (tradycyjne) i aktywne (silnik zaburtowy (dalej - PLM), napęd rufowy (dalej - POK) lub armatka wodna). Kierownice (pasywne) występują w różnych typach ( Ryż. 2.19.).

Ryż. 2.19. Rodzaje sterów pasywnych:
a - montowany na pawęży; b - zawieszone równoważenie; c - półzrównoważony

Płetwa steru jest zamocowana na kolbie, która służy do obracania płetwy steru pod określonymi kątami. Płetwa steru może składać się z pojedynczej płaskiej płyty (ster płytkowy) lub mieć wydrążony, opływowy kształt. Na górnej części kolby zamontowany jest rumpel w postaci dźwigni do sterowania.

Do czego służą wyważone i częściowo wyważone stery? Podczas ruchu statku pióro steru, odchylone od płaszczyzny średnicy, jest dociskane siłą wynikającą z przepływu wody. Ta siła nośna, skierowana poziomo, skupia się w jednym punkcie - punkcie przyłożenia wszystkich wypadkowych sił nacisku. Znajduje się około 1/3 od krawędzi natarcia płetwy steru. Zatem im bliżej kolby znajduje się punkt przyłożenia sił nacisku, tym mniejsza siła jest przenoszona z płetwy sterowej przez kolbę i rumpel na linkę sterową, a następnie na koło sterowe.

Stery mogą nie mieć punktu podparcia od dołu lub opierać się na „pięcie”. Na statkach wypornościowych instalowane są zewnętrzne stery częściowo wyważone i wyważone. Urządzenie sterujące składa się z koła sterowego, na którego wale zamocowany jest bęben linki sterowej, który jest układany wzdłuż rolek wzdłuż burt łodzi do rufy i jest tam przymocowany do sektora, PLM lub POK. Shturtros składa się z elastycznej stalowej, czasem ocynkowanej linki o średnicy 3-6 mm. Linka sterowa jest nawinięta na bęben kierownicy za pomocą kilku węży (cewek) i zablokowana.

Na rolkach linka sterująca zwykle podlega znacznemu tarciu, co wymaga stałego smarowania. Znacząca wada okablowania linki sterowej: szybko się rozciąga, pojawia się „słabość”. Eliminuje się to poprzez zaciągnięcie smyczy. Na łodziach motorowych do 5 metrów zamiast lonży czasami instaluje się sprężyny naciągowe. Ster jest wykonany w taki sposób, że przy ruchu do przodu obrót koła sterowego w dowolnym kierunku powoduje odchylenie dziobu statku w tym samym kierunku. Naprężenie i ułożenie linki sterowej musi być takie, aby wykluczyć jej „bieganie” po kołnierzach rolek, jak również jej kontakt z konstrukcjami statku. Średnica rolek wzdłuż strumienia nie powinna być mniejsza niż 15-18 średnic kabla. Szturtrosy nie powinny przeszkadzać w przechylaniu LHM i POK, gdy są zdalnie sterowane. Obecnie okablowanie linii sterowania jest rzadko stosowane na nowych statkach motorowych. Stery Bowdena są instalowane na nowoczesnych statkach. Schemat aparatu Bowdena i rodzaje zamków na Ryż. 2.20.

Ryż. 2.20. Schemat urządzenia Bowdena

Rysunek przedstawia podstawowe urządzenie Bowdena. W zależności od przeznaczenia, tj. siły i odległości, na jaką jest przenoszona, konstrukcja łuków może być różna. Istnieją dwa rodzaje Bowdenów - sterowniczy oraz gazowy i wsteczny. Te i inne istnieją również w trzech typach: dla małych wysiłków na krótkich dystansach, średnich i dla najbardziej obciążonych konstrukcji na odległość. Z reguły łuki sterujące są dostarczane w długościach od 8 do 22 stóp w odstępach co jedną stopę.

Istnieją również dwa rodzaje maszyn sterowniczych (reduktorów) - układy konwencjonalne i sterownicze z funkcją NFB, czyli są one unieruchomione w pozycji zatrzymanej, a kierownica nie wraca do pierwotnego położenia bez pomocy kierownicy . W związku z tym istnieje kilka typów maszyn, w tym maszyny zdolne do pracy w parach. Jeśli stanowiska kontrolne znajdują się w kabinie i na pokładzie, możesz zainstalować samochody pracujące równolegle. Maszynę sterową, a co za tym idzie kierownicę (kierownicę), niezależnie od nachylenia konstrukcji jednostki pływającej, do której zamocowana jest maszyna sterowa, można zamontować pod dogodnym dla kierującego kątem. Bok sterowy można zamontować na samym silniku (jeśli są elementy mocujące), na pawęży jednostki pływającej oraz na ścianie wnęki podsilnikowej, w zależności od cech konstrukcyjnych jednostki pływającej. Zgodnie z tym wybiera się konstrukcję dźwigni (ciągu), która obraca silnik (patrz ryc. 2.20.). Jaka jest długość łuku sterującego - patrz. Ryż. 2.21.

Ryż. 2.21. Tabela doboru długości Bowdena

Kolejny szczegół układu kierowniczego. Jeżeli na jednostce zamontowane są dwa silniki, muszą być one połączone trawersem (specjalnym drążkiem) w celu synchronicznego obracania się obu silników. Nowoczesne statki wypornościowe i stosunkowo duże statki ślizgowe (powyżej 10 m) są wyposażone w ster strumieniowy. W dziobowej części podwodnej, w poprzek statku, znajduje się tunel (rura). Wewnątrz tunelu, w płaszczyźnie średnicowej, znajduje się śmigło napędzane silnikiem elektrycznym, które po włączeniu wytworzy ciąg skierowany w poprzek kadłuba w jednym lub drugim kierunku. Na rufie ster strumieniowy jest częściej instalowany na pawęży jako oddzielna jednostka tuż nad poziomem dna statku.

§ 31. Przekładnia kierownicza

Urządzenie sterujące służy do zmiany kierunku ruchu statku, zapewniając przesunięcie płetwy steru pod określonym kątem w określonym czasie.

Główne elementy urządzenia sterującego pokazano na ryc. 54.

Kierownica- główny korpus zapewniający działanie urządzenia. Działa tylko na kursie statku iw większości przypadków znajduje się na rufie. Zwykle statek ma jeden ster. Ale czasami, aby uprościć konstrukcję steru (ale nie urządzenia sterującego, co staje się bardziej skomplikowane), instaluje się kilka sterów, których suma powierzchni powinna być równa szacowanej powierzchni płetwy steru .

Główny element kierownicy- pióro. W zależności od kształtu przekroju płetwa sterowa może być: a) lamelkowa lub płaska, b) opływowa lub profilowana.

Zaletą profilowanej płetwy sterowej jest to, że siła nacisku na nią przewyższa (o 30% lub więcej) nacisk na ster płytkowy, co poprawia sterowność jednostki. Odległość środka nacisku takiego steru od dochodzącej (przedniej) krawędzi steru jest mniejsza, a moment potrzebny do obrócenia steru profilowanego jest również mniejszy niż w przypadku steru płytowego. W związku z tym wymagana będzie również słabsza maszyna sterująca. Dodatkowo wyprofilowany (opływowy) ster poprawia pracę śruby napędowej i stwarza mniejsze opory ruchu jednostki pływającej.

Kształt rzutu płetwy steru na DP zależy od kształtu rufy kadłuba, a powierzchnia zależy od długości i zanurzenia statku (L i T). W przypadku statków morskich obszar płetwy steru jest wybierany w granicach 1,7-2,5% zanurzonej części obszaru płaszczyzny środkowej statku. Oś kolby jest osią obrotu płetwy sterowej.

Kolba sterowa wchodzi do szczeliny rufowej kadłuba przez rurę sterową. Na górnej części kolby (głowicy) zamocowana jest dźwignia do klucza, tzw rumpel, który służy do przenoszenia momentu obrotowego z napędu poprzez kolbę na płetwę sterową.

Ryż. 54. Urządzenie sterujące. 1 - pióro steru; 2 -piłkarz; 3 - rumpel; 4 - maszyna sterująca z przekładnią kierowniczą; 5 - rura helmportu; 6 - połączenie kołnierzowe; 7 - napęd ręczny.

Stery statków są zwykle klasyfikowane według następujących kryteriów (ryc. 55).

Zgodnie ze sposobem mocowania płetwy sterowej do kadłuba statku wyróżnia się stery:

A) proste - ze wspornikiem na dolnym końcu kierownicy lub z wieloma wspornikami na słupku steru;

B) półzawieszony - wsparty na specjalnym wsporniku w jednym punkcie pośrednim na wysokości płetwy steru;

C) zawieszony - wiszący na balerinie.

W zależności od położenia osi obrotu względem płetwy steru rozróżnia się stery:

A) pebalapsyriye - z osią umieszczoną na przedniej (wchodzącej) krawędzi pióra;

B) półzrównoważony - z osią umieszczoną w pewnej odległości od krawędzi natarcia steru i brakiem obszaru w górnej części płetwy steru, przed osią obrotu;

Ryż. 55. Klasyfikacja sterów okrętowych w zależności od sposobu mocowania ich do kadłuba i położenia osi obrotu: a - niewyważone; b- równoważenie. 1 - prosty; 2 - półzawieszane; 3 - zawieszony.

c) wyważanie - z osią umieszczoną w taki sam sposób, jak w półwyważonej kierownicy, ale z obszarem części wyważającej pióra na całej wysokości kierownicy.

Stosunek powierzchni części równoważącej (dziobowej) do całej powierzchni steru nazywany jest współczynnikiem kompensacji, który dla statków morskich mieści się w przedziale 0,20-0,35, a dla statków rzecznych 0,10- 0,25.

Przekładnia kierownicza to mechanizm przekazujący na kierownicę siły powstające w silnikach i maszynach sterujących.

maszyna sterująca na statkach jest napędzany silnikami elektrycznymi lub elektrohydraulicznymi. Na statkach o długości mniejszej niż 60 m dopuszcza się instalowanie napędów ręcznych zamiast maszynowych. Moc maszyny sterowej dobierana jest na podstawie obliczeń przesunięcia steru do maksymalnego kąta do 35° z boku na bok w ciągu 30 sekund.

Przekładnia sterowa przeznaczona jest do przekazywania poleceń nawigatora ze sterówki do maszyny sterowej w przedziale rumpla. Najczęściej stosowane są przekładnie elektryczne lub hydrauliczne. Na małych statkach stosuje się napędy rolkowe lub linowe, w tym drugim przypadku napęd ten nazywany jest napędem linowym steru.

Ryż. 56. Aktywna kierownica: a - z przekładnią stożkową na śrubie; b - z silnikiem elektrycznym w wersji wodnej.

urządzenia sterujące monitorować położenie sterów i poprawność działania całego urządzenia.

Urządzenia sterujące przekazują sternikowi polecenia podczas ręcznego kierowania kierownicą. Przekładnia sterowa jest jednym z najważniejszych urządzeń zapewniających przeżywalność jednostki pływającej.

W razie wypadku przekładnia kierownicza posiada zapasowe stanowisko kierowania, składające się z kierownicy i napędu ręcznego, umieszczone w przedziale sterownicy lub w jego pobliżu.

Przy niskich prędkościach urządzenia sterujące stają się niewystarczająco skuteczne, a czasem całkowicie uniemożliwiają sterowanie statkiem.

Aby zwiększyć manewrowość na nowoczesnych statkach niektórych typów (rybackich, holownikach, statkach i statkach pasażerskich i specjalnych), instaluje się aktywne stery, dysze obrotowe, pędniki lub śmigła łopatkowe. Urządzenia te umożliwiają statkom samodzielne wykonywanie skomplikowanych manewrów na pełnym morzu, a także przechodzenie bez pomocniczych holowników zwężających, wpływanie na akwen redy i portu oraz zbliżanie się do nabrzeży, zawracanie i oddalanie się od nich, oszczędzając czas i pieniądze.

Aktywny układ kierowniczy(ryc. 56) to opływowa płetwa sterowa, na której krawędzi spływu znajduje się dysza ze śrubą napędową napędzaną przez walcową przekładnię stożkową przechodzącą przez wydrążoną kolbę i obracającą się z silnika elektrycznego zamontowanego na głowicy kolby. Istnieje rodzaj steru aktywnego z obracającym się śmigłem z napędzanego wodą silnika elektrycznego (pracującego w wodzie) zamontowanego w płetwie steru.

Gdy aktywny ster jest przesunięty na burtę, pracująca w nim śruba napędowa tworzy ogranicznik obracający rufę względem osi obrotu jednostki. Kiedy śruba steru aktywnego pracuje podczas ruchu statku, prędkość statku wzrasta o 2-3 węzły. Gdy silniki główne są wyłączone z pracy śruby steru aktywnego, statek uzyskuje małą prędkość do 5 węzłów.

Dysza obrotowa, zainstalowany zamiast steru, po przesunięciu na pokład odchyla strumień wody wyrzucany przez śrubę napędową, której reakcja powoduje obrót rufowej części statku. Dysze obrotowe są stosowane głównie na statkach rzecznych.

Pędniki najczęściej wykonywane są w postaci tuneli przechodzących przez kadłub, w płaszczyźnie wręgów, w rufie i dziobie statku. W tunelach znajduje się śruba napędowa, śruba napędowa lub strumień wody, które wytwarzają strumienie wody, których reakcje skierowane z przeciwnych stron obracają statek. Gdy urządzenia rufowe i dziobowe działają z jednej strony, statek porusza się z opóźnieniem (prostopadle do płaszczyzny średnicowej statku), co jest bardzo wygodne, gdy statek zbliża się lub odchodzi od ściany.

Śmigła łopatkowe zamontowane na końcach kadłuba również zwiększają manewrowość jednostki.

Urządzenie sterujące łodzi podwodnej zapewnia bardziej zróżnicowane właściwości manewrowe. Urządzenie ma na celu zapewnienie sterowności okrętów podwodnych w płaszczyźnie poziomej i pionowej.

Sterowanie łodzią podwodną w płaszczyźnie poziomej zapewnia nawigację łodzi na zadanym kursie i odbywa się pionowe i stery, którego powierzchnia jest nieco większa niż powierzchnia sterów statków nawodnych i jest określona w granicach 2-3% powierzchni zanurzonej części płaszczyzny średnicowej łodzi.

Sterowanie łodzią podwodną w płaszczyźnie pionowej na danej głębokości zapewniają stery poziome.

Przekładnia kierownicza stery poziome składa się z dwóch par sterów wraz z ich napędami i przekładniami. Stery wykonuje się parami, tzn. na jednym poziomym wale po bokach łodzi znajdują się dwa identyczne pióra sterowe. Poziome stery są pasza I nosowy w zależności od lokalizacji na całej długości łodzi. Powierzchnia tylnych sterów poziomych jest 1,2-1,6 razy większa niż powierzchnia sterów dziobowych. Dzięki temu sprawność sterów poziomych rufowych jest 2-3 razy większa niż sprawność sterów dziobowych. Aby zwiększyć moment tworzony przez rufowe stery poziome, zwykle umieszcza się je za śmigłami.

Dziobowe stery poziome na nowoczesnych okrętach podwodnych są pomocnicze, są składane i instalowane w nadbudówce dziobowej powyżej linii wodnej, aby nie stwarzały dodatkowego oporu i nie przeszkadzały w sterowaniu łodzią za pomocą rufowych sterów poziomych przy dużych prędkościach podwodnych.

Zwykle przy pełnej i średniej prędkości podwodnej łódź podwodna jest sterowana tylko za pomocą poziomych sterów rufowych.

Przy małej prędkości sterowanie łodzią za pomocą sterów poziomych na rufie staje się niemożliwe. Prędkość, przy której łódź traci kontrolę, nazywa się prędkość odwrotna. Przy tej prędkości łódź musi być sterowana jednocześnie sterami poziomymi na rufie i dziobie.

Główne elementy urządzenia sterującego sterów poziomych i sterów pionowych są tego samego typu.

Urządzenie sterujące służy do zmiany kierunku ruchu statku, zapewniając przesunięcie płetwy steru pod określonym kątem w określonym czasie. Jego główne części to:

· Punkt kontrolny;

Przekładnia sterowa od sterówki do silnika sterującego:

· Silnik sterujący;

· Przekładnia sterowa od silnika sterowego do trzonu sterowego;

· Ster lub obrotowa dysza, która bezpośrednio zapewnia sterowność statku.

Główne elementy urządzenia sterującego pokazano na ryc. 3.10.

Kierownica- główny korpus zapewniający działanie urządzenia. Działa tylko na kursie statku iw większości przypadków znajduje się na rufie. Zwykle statek ma jeden ster. Ale czasami, aby uprościć konstrukcję steru (ale nie urządzenia sterującego, co staje się bardziej skomplikowane), instaluje się kilka sterów, których suma powierzchni powinna być równa szacowanej powierzchni płetwy steru .

Głównym elementem kierownicy jest piórko. W zależności od kształtu przekroju płetwa sterowa może być: a) lamelkowa lub płaska, b) opływowa lub profilowana.

Rys.3.10 Przekładnia kierownicza

1 - pióro steru; 2 - piłka; - 3 - rumpel; 4 - maszyna sterująca z przekładnią kierowniczą; 5 - rura helmportu; 6 - połączenie kołnierzowe; 7 - napęd ręczny.

Zaletą profilowanej płetwy sterowej jest to, że siła nacisku na nią przewyższa (o 30% lub więcej) nacisk na ster płytkowy, co poprawia sterowność jednostki. Odległość środka nacisku takiego steru od dochodzącej (przedniej) krawędzi steru jest mniejsza, a moment potrzebny do obrócenia steru profilowanego jest również mniejszy niż w przypadku steru płytowego. W związku z tym wymagana będzie również słabsza maszyna sterująca. Dodatkowo wyprofilowany (opływowy) ster poprawia pracę śruby napędowej i stwarza mniejsze opory ruchu jednostki pływającej.

Kształt rzutu płetwy steru na DP zależy od kształtu rufy kadłuba, a powierzchnia zależy od długości i zanurzenia statku (L i d). Dla statków morskich obszar płetwy steru jest wybrany w obrębie 1,7-2,5% zanurzonej części powierzchni płaszczyzny środkowej statku. Oś kolby jest osią obrotu płetwy sterowej. Kolba sterowa wchodzi w przestrzeń rufową kadłuba przez rurkę portu sterowego. W górnej części kolby (głowicy) do klina przymocowana jest dźwignia zwana rumpelem, która służy do przenoszenia momentu obrotowego z napędu poprzez kolbę na płetwę steru.

Stery statków są zwykle klasyfikowane według następujących kryteriów:

Zgodnie ze sposobem mocowania płetwy sterowej do kadłuba statku wyróżnia się stery:

A) prosty- ze wspornikiem na dolnym końcu kierownicy lub z wieloma wspornikami na słupku steru;

B) półzawieszony- z podparciem na specjalnym wsporniku w jednym pośrednim punkcie na wysokości kierownicy;

V) zawieszony- wisi na balecie.

W zależności od położenia osi obrotu względem płetwy steru rozróżnia się stery:

A) niezrównoważony- z osią umieszczoną na przedniej (wchodzącej) krawędzi pióra;

B) balansowy- z osią umieszczoną w pewnej odległości od krawędzi natarcia kierownicy.

Rys. 3.11 Prosta niezrównoważona kierownica.

Rys. 3.12 Półzawieszona niezrównoważona kierownica.

Rys.3.13 Zawieszona niewyważona kierownica.

Rys.3.14 Prosta wyważająca kierownica.

Rys.3.15 Koło zamachowe półzawieszone (półzawieszone)

Rys. 3.16 Zawieszona kierownica wyważająca.

Przekładnia kierownicza przeznaczony do przekazywania poleceń nawigatora ze sterówki do maszyny sterowej w przedziale rumpla. Najczęściej stosowane są przekładnie elektryczne lub hydrauliczne. Na małych statkach stosuje się napędy rolkowe lub linowe, w tym drugim przypadku napęd ten nazywany jest napędem linowym steru.

urządzenia sterujące monitorować położenie sterów oraz - poprawność działania całego urządzenia.

Urządzenia sterujące przekazują sternikowi polecenia podczas ręcznego kierowania kierownicą.

Przekładnia sterowa jest jednym z najważniejszych urządzeń zapewniających przeżywalność jednostki pływającej. W razie wypadku przekładnia kierownicza posiada zapasowe stanowisko kierowania, składające się z kierownicy i napędu ręcznego, umieszczone w przedziale sterownicy lub w jego pobliżu.

Przy niskich prędkościach statku urządzenia sterujące stają się nieskuteczne i czasami całkowicie uniemożliwiają sterowanie statkiem. Aby zwiększyć zwrotność na nowoczesnych statkach niektórych typów (rybackie, holowniki, statki pasażerskie i specjalne), instaluje się aktywne stery, dysze obrotowe, stery strumieniowe lub śmigła łopatkowe. Urządzenia te umożliwiają statkom samodzielne wykonywanie skomplikowanych manewrów na pełnym morzu, a także przechodzenie bez pomocniczych holowników zwężających, wpływanie na akwen redy i portu oraz zbliżanie się do nabrzeży, zawracanie i oddalanie się od nich, oszczędzając czas i pieniądze.

Aktywny układ kierowniczy(ryc. 3.17) jest opływową płetwą steru, na której krawędzi spływu znajduje się dysza ze śrubą napędową napędzaną przez walcową przekładnię stożkową przechodzącą przez wydrążoną kolbę i obracającą się z silnika elektrycznego zamontowanego na głowicy kolby. Istnieje rodzaj steru aktywnego z obracającym się śmigłem z napędzanego wodą silnika elektrycznego (pracującego w wodzie) zamontowanego w płetwie steru. Gdy aktywny ster jest przesunięty na burtę, pracująca w nim śruba napędowa tworzy ogranicznik obracający rufę względem osi obrotu jednostki. Kiedy śruba steru aktywnego pracuje podczas ruchu statku, prędkość statku wzrasta o 2-3 węzły. Gdy silniki główne są wyłączone z pracy śruby steru aktywnego, statek jest informowany o zwolnieniu prędkości do 5 węzeł

Rys. 3.17 Aktywna kierownica z przekładnią stożkową na śmigle.

Dysza obrotowa, zainstalowany zamiast steru, po przesunięciu na pokład odchyla strumień wody wyrzucany przez śrubę napędową, której reakcja powoduje obrót rufowej części statku. Dysze obrotowe to dysza prowadząca śmigła zamontowana na pionowej kolbie, której oś przecina się z osią śmigła w płaszczyźnie tarczy śmigła (ryc. 29). Obrotowa dysza prowadząca jest częścią zespołu napędowego i jednocześnie służy jako element sterujący, zastępując kierownicę. Wyjęta z DP dysza działa jak pierścieniowe skrzydełko, na które powstaje poprzeczna siła nośna powodująca obrót naczynia. Moment hydrodynamiczny powstający na kolbie dyszy (zarówno z przodu, jak iz tyłu) ma tendencję do zwiększania kąta jej przesunięcia. Aby zmniejszyć wpływ tego ujemnego momentu, w tylnej części dyszy zainstalowany jest stabilizator o symetrycznym profilu. Kąt obrotu dyszy względem DP statku wynosi z reguły 30-35°.

Ryc.3.18. Dysza obrotowa.

Pędniki są zwykle wykonywane w postaci tuneli przechodzących przez kadłub, w płaszczyźnie wręgu na rufie i

Rys.3.19 Schemat ideowy pędnika

Przekładnia sterowa nowoczesnych statków jest dość dokładna, niezawodna technicznie i czuła. Urządzenie sterowe uważane jest za jedno z najważniejszych urządzeń i systemów sterowania statkiem, które ma bezpośredni wpływ na zapewnienie bezpieczeństwa żeglugi statku. Dlatego nowoczesne urządzenie sterujące budowane jest na zasadzie „redundancji strukturalnej” (powielania) układów: w przypadku awarii jednego z elementów urządzenia sterującego zwykle potrzeba kilku (lub kilkudziesięciu) sekund, aby przełączyć się na alternatywne sterowanie urządzenia (pod warunkiem, że załoga jest odpowiednio przeszkolona).

Ponieważ urządzenie sterowe pełni tak ważną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa żeglugi statku, ponieważ tak wiele od niego zależy, a załogi statków polegają na nim w tak dużym stopniu, dużą wagę przywiązuje się do tworzenia skutecznych i niezawodnych projekty urządzeń sterowych, ich prawidłowy montaż i montaż, kompetentna obsługa techniczna i sprawna konserwacja urządzeń sterowych, terminowe wykonywanie niezbędnych przeglądów, zapewnienie odpowiedniego przeszkolenia załóg (przede wszystkim nawigatorów, elektryków, marynarzy) w zakresie przejścia z jednego trybu sterowania do drugiego .

Podstawowe wymagania dotyczące projektowania, montażu i eksploatacji urządzenia sterowego na statku określają następujące dokumenty:

1. „SOLAS-74” – przepisy dotyczące wymagań technicznych dla urządzenia sterowego;
2. SOLAS-74, prawidło V/24, - „Użycie systemu kontroli kursu i/lub systemu kontroli trajektorii statku”;
3. SOLAS-74, Prawidło V/25, - „Działanie głównego źródła energii elektrycznej i/lub urządzenia sterowego”;
4. SOLAS 74, prawidło V/26, Przekładnia sterowa: próby i ćwiczenia;
5. Przepisy Towarzystw Klasyfikacyjnych dotyczące urządzeń sterowych;
6. Zalecenia dotyczące wymagań eksploatacyjnych dla systemów zarządzania kursem (rezolucja MSC.64(67), załącznik 3 i rezolucja MSC.74(69), załącznik 2);
7. Przewodnik po procedurach pomostowych, ust. 4.2, 4.3.1-4.3.3, załącznik A7;
8. Karta służby na statkach Ministerstwa Marynarki Wojennej ZSRR;
9. "RShS-89";
10. Dokumenty i „Wytyczne” dotyczące „SMS” konkretnej firmy spedycyjnej;
11. Dodatkowe wymagania „państw nadbrzeżnych”.

Zgodnie z Prawidłem V/26(3.1) na mostku nawigacyjnym i w przedziale urządzenia sterowego statku powinna być trwale wywieszona prosta instrukcja obsługi urządzenia sterowego wraz ze schematem przedstawiającym procedurę zdalnego przełączania urządzenia sterowego układy sterowania i zespoły napędowe przekładni kierowniczej.

Urządzenie sterujące: a - zwykła kierownica; b - wyważanie kierownicy; c - kierownica częściowo wyważona (półzawieszona); d - wyważanie kierownicy (silnik zaburtowy); e - kierownica półodciążona (półzawieszona)

„Międzynarodowa Izba Żeglugi” (ICS) opracowała „Wytyczne dotyczące rutynowych kontroli urządzenia sterowego”, które później zostały w pełni uwzględnione w prawidle V / 26 „SOLAS-74”:

• Zdalne sterowanie ręczne - należy wypróbować każdorazowo po dłuższej pracy autopilota oraz przed wejściem w obszary, gdzie nawigacja wymaga szczególnej ostrożności;
• Nadmiarowe wspomaganie kierownicy: na obszarach, gdzie nawigacja wymaga szczególnej ostrożności, należy stosować więcej niż jedno wspomaganie kierownicy, jeżeli kilka takich urządzeń może być obsługiwanych jednocześnie;
• Przed opuszczeniem portu - w ciągu 12 godzin przed wypłynięciem - sprawdzić i przetestować urządzenie sterowe, w tym ewentualnie sprawdzić działanie następujących podzespołów i układów:
  • główne urządzenie sterujące;
  • pomocnicze urządzenie sterujące;
  • wszystkie systemy zdalnego sterowania kierownicą;
  • stanowisko sterowania na moście;
  • zasilanie awaryjne;
  • zgodność wskazań aksjometru z rzeczywistymi położeniami płetwy steru;
  • sygnał ostrzegawczy o braku zasilania w układzie zdalnego sterowania kierownicą;
  • sygnalizacja ostrzegawcza o awarii zespołu napędowego urządzenia sterującego;
  • inne środki automatyzacji.
• Kontrole i kontrole – powinny obejmować:
  • całkowite przesunięcie steru z boku na bok i jego zgodność z wymaganymi właściwościami urządzenia sterującego;
  • kontrola wzrokowa przekładni kierowniczej i jej połączeń łączących;
  • sprawdzenie połączenia między mostkiem nawigacyjnym a przedziałem sterowniczym.
• Procedury przejścia z jednego trybu sterowania na inny: wszyscy członkowie dowództwa statku, którzy są zaangażowani w użytkowanie i/lub konserwację urządzenia sterowego, powinni zapoznać się z tymi procedurami;
• Ćwiczenia awaryjnego sterowania – powinny być przeprowadzane co najmniej raz na trzy miesiące i powinny obejmować bezpośrednie sterowanie z sterowni, procedury łączności z tego pomieszczenia na mostek nawigacyjny oraz, w miarę możliwości, wykorzystanie alternatywnych źródeł zasilania;
• Rejestrowanie: W dzienniku okrętowym należy prowadzić zapisy z wykonywania czynności kontrolnych i określonych kontroli urządzenia sterowego, jak również ćwiczeń na sterze w sytuacjach awaryjnych.

VPKM musi w pełni spełniać wymagania dotyczące działania przekładni kierowniczej i autopilota, zawarte w dokumentach regulacyjnych i organizacyjno-administracyjnych.

VPKM kontroluje poprawność utrzymywania kursu przez autopilota. Ustawienie kursu odniesienia na autopilocie i poprawki do niego przeprowadzane są zgodnie z instrukcją obsługi autopilota przy obowiązkowym udziale VPKM, ponieważ sternik samodzielnie ustawiając kurs czuwa nad symetrycznością odchylenia statku, i mimowolnie wprowadza do ustalonego kursu własną korektę.

Ostrzeżenie o zjechaniu z kursu przez statek, jeśli jest dostępne, powinno być zawsze włączone, gdy łódź jest sterowana przez autopilota i powinno być dostosowane do panujących warunków pogodowych.

Jeżeli sygnalizacja przestanie być używana, kapitan musi zostać niezwłocznie poinformowany.

Stosowanie sygnalizacji w żaden sposób nie zwalnia VPKM z obowiązku częstego monitorowania dokładności utrzymywania kursu przez autopilota.

Niezależnie od powyższego oficer wachtowy powinien zawsze mieć na uwadze konieczność posadzenia osoby na sterze i wcześniejszego przełączenia sterowania ze sterowania automatycznego na ręczne w celu bezpiecznego rozwiązania potencjalnie niebezpiecznej sytuacji.

Jeżeli statek jest sterowany przez autopilota, niezwykle niebezpieczne jest doprowadzenie do sytuacji, w której VPKM będzie zmuszony przerwać ciągły nadzór w celu podjęcia niezbędnych działań awaryjnych bez pomocy sternika.

Funkcjonariusz dyżurny jest obowiązany do:

• Jasno znać procedurę zmiany ze sterowania automatycznego na ręczne, a także na sterowanie awaryjne i awaryjne (wszystkie opcje zmiany z jednej metody kierowania na drugą muszą być wyraźnie pokazane na mostku);
• Przynajmniej raz na wachtę przełączyć ze sterowania automatycznego na ręczne i odwrotnie (zmiana musi być zawsze wykonywana przez samego wachty lub pod jego bezpośrednią kontrolą);
• We wszystkich przypadkach niebezpiecznego podejścia do statków należy wcześniej przejść na sterowanie ręczne;
• Nawigacja na wodach ograniczonych, PRS, przy ograniczonej widoczności, w warunkach sztormowych, w lodzie i innych trudnych warunkach, z reguły powinna odbywać się przy sterowaniu ręcznym (w razie potrzeby włączyć drugą pompę napędu hydraulicznego maszyny sterowej ).

Zgodnie z prawidłem V/24 „SOLAS-74”, w obszarach o dużym natężeniu, w warunkach ograniczonej widoczności i we wszystkich innych sytuacjach niebezpiecznych dla nawigacji, jeżeli stosowane są systemy kontroli kursu i/lub toru, powinno być możliwe natychmiastowe przełączyć na sterowanie ręczne.

Mostek statku

W powyższych okolicznościach oficer kierujący wachtą nawigacyjną powinien mieć możliwość bezzwłocznego wykorzystania wykwalifikowanego sternika do kierowania statkiem, który powinien być w każdej chwili gotowy do kierowania.

Przejście z automatycznego na ręczne sterowanie i odwrotnie musi być przeprowadzone przez odpowiedzialnego funkcjonariusza lub pod jego nadzorem.

Ręczne sterowanie powinno być testowane po każdym dłuższym korzystaniu z systemów sterowania kursem i/lub torem oraz przed wejściem na obszary, gdzie nawigacja wymaga szczególnej ostrożności.

Na obszarach, gdzie żegluga wymaga szczególnej ostrożności, statki powinny obsługiwać więcej niż jeden zespół napędowy maszyny sterowej, jeżeli takie zespoły mogą pracować jednocześnie.

Oficer wachtowy musi mieć świadomość, że nagła awaria autopilota może grozić kolizją z innym statkiem, wejściem statku na mieliznę (podczas żeglugi w pobliżu zagrożeń nawigacyjnych) lub innymi negatywnymi konsekwencjami. Z tego samego powodu zapewnienie technicznej niezawodności i prawidłowego działania autopilotów staje się przedmiotem coraz większej uwagi.

Sytuacja: Nagłe zawrócenie liniowca Norwegian Sky przy wejściu do Cieśniny Juan de Fuca

19 maja 2001 roku pasażerski liniowiec Norwegian Sky (długość 258 m, wyporność 6000 ton) płynął do kanadyjskiego portu Vancouver z 2000 pasażerami na pokładzie. Po wejściu do Cieśniny Juan de Fuka statek nagle zaczął krążyć z dużą prędkością. Nieoczekiwane obciążenia dynamiczne w połączeniu z przechyłem statku do 8° spowodowały obrażenia ciała 78 pasażerów.

Według US Coast Guard, która prowadziła dochodzenie w sprawie incydentu, nagła zmiana kursu statku nastąpiła w momencie, gdy pierwszy oficer podejrzewał zawodne działanie autopilota. Z informacji wynika, że ​​SPKM wyłączył autopilota, przeszedł na sterowanie ręczne i ręcznie zawrócił statek na ustalony wcześniej kurs. Dochodzenie Straży Przybrzeżnej musi odpowiedzieć na kluczowe pytanie: kiedy dokładnie nastąpiła nagła zmiana kursu statku - kiedy statek był sterowany przez autopilota lub w trakcie nieprawidłowego przejścia na sterowanie ręczne?

Sugerowane czytanie: