Работа движительно-рулевого комплекса (ДРК) руль, винт их виды, типы и особенности при управлении судном

Снижается вероятность попадания воздуха к винту при движении на волнении. Показано, что пропульсивные качества поворотных насадок со стабилизаторами значительно выше, чем у комплекса «неповоротные насадки — рули переднего и заднего хода».ВРШ не получили большого распространения вследствие высокой, по сравнению с ВФШ, стоимости, сложности, меньшей живучести, повышенного износа механизма поворота лопастей при работе в речных условиях. Данные устройства имеют меньшее значение КПД в основном режиме работы. Водометный движительный комплекс широко применяется для маневрирования мелкосидящих толкачей и буксиров с осадкой до 0.9 м, используемых на малых реках. Тяга таких приводов мало чем отличается от стандартных гребных винтов. Для достижения особых маневренных свойств применяют крыльчатые движители (КД), у которых тяга ниже, чем у винтовых, и они сложнее, дороже и уязвимее последних. Крыльчатый движитель – как источник эффективных маневров судна, представляет собой вращающуюся платформу заподлицо с днищем судна [5, 18]. На основании опыта эксплуатации для речных, озерных толкачей и буксиров — рекомендованы гребные винты в раздельно управляемых поворотных насадках – как лучший вариант.Для мелкосидящих линейных речных буксиров и толкачей с осадкой 0.3—0.9 м — приемлем также водометный движитель с полуподводным или воздушным выбросом струи. Маневры судна делят на три категории [5, 18] – эксплуатационные, для оценки управляемости судна, для проверки рулевого управления. Первая категория наиболее ответственна, и требует морской практики от судоводителя. Для повышения манёвренности судна применяют систему «два руля за движителем», показанную на рисунке 24. Рис. 24. Слева - два руля за движителем – варианты. Справа – винт в поворотной насадке. Наибольшая величина поперечной силы наблюдается при углах перекладки до 50. Также эффективна конструкция «винт в поворотной насадке», показанная на рисунке 24 справа. Подруливающие устройства (ПУ) – наиболее эффективные устройства для маневрирования судна для случаев недостаточной эффективности других решений. применяют как кормовое, так и носовое размещения ПУ на судах, как показано на рисунке 25.Рис. 25. Носовое 1, и кормовое 2 размещение ПУ на судне. Таким образом, под маневрированием в общем случае понимают – перемену направления движения судна, либо его скорости при помощи руля, движителей или подруливающих устройств для - обеспечения безопасности мореплавания, решения эксплуатационных задач швартовки, постановки на якорь, проход узкостей и т. п. [19].Маневренность судна меняется в зависимости от загрузки, крена, дифферента судна, ветра.Все силы, действующие на судно, разделяются на три группы: движущие, внешние (рис. 26), реактивные.Рис. 26. Воздействие внешних сил на корпус судна.Движущие силы - тяга винта, боковая сила руля, силы средств активного управления.Внешние силы - давление ветра, волнение моря, давление течения.Реактивные силы возникают в результате движения судна под действием движущих и внешних сил – инерционные, неинерционные из-за вязкости воды. Взаимодействие и баланс указанных сил учитывается в системе уравнений движения, которыми описываются и маневры, совершаемые судном. Некоторые манёвры показаны на рисунке 27. В последнее время для повышения манёвренности судов получила распространение электродвижущая система AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), которая включает в себя дизель-генератор, электромотор и винт, как показано на рисунке 28.Рис. 27. Траектория судна на циркуляции и поворотах.Рис. 28. Система AZIPOD. Дизель-генератор в машинном отделении судна вырабатывает электроэнергию, которая передается на электромотор привода данного гребного устройства. Винторулевая колонка имеет угол разворота до 360°, что значительно повышает управляемость судна.Двухвинтовые суда имеют лучшие маневренные качества, чем одновинтовые, их можно развернуть на месте, работая машинами в разные стороны – враздрай, о чем будет сказано ниже, в последующих разделах данной работы [3]. Двухвинтовые суда обладают тем большей поворотливостью, чем меньше их длина и чем шире разнесены их винты.Широко применяются поворотные насадки на гребной винт, которые также повышают манёвренность судна. Принцип действия насадок – одиночной и двойной показан на рисунке 29. Рис. 29. Принципиальные схемы одиночной и двойной поворотной насадки. Действие поворотной насадки зависит от угла ее перекладки и режима работы винта. Поток воды, направленный к насадке, имеет скорость подтекания, которая увеличивается под действием работающего винта. При движении судна по инерции поворотная насадка как средство управления практически перестает действовать и судно становится неуправляемым.Движение задним ходомПуск винта на задний ход происходит в условиях неравенства сопротивлений движению лопасти в верхнем и нижнем положениях, что приводит к отталкиванию кормы [2] - влево у ВФШ, и вправо у ВРШ, как показано на рисунке 30. Рис. 30. Пуск на задний ход ВФШ (слева) и ВРШ справа. При вращении винта назад закрученный поток воды набрасывается на корму. Верхняя часть струи упирается в корпус судна, нижняя часть уходит под корпус. В результате несимметричности давления струи на корпус корма всегда стремится уклониться - у судов с ВФШ на заднем ходу корма стремится уклониться влево, а у судов с ВРШ - соответственно вправо.Многие суда неуправляемы по этой причине на скоростях до 2-3 узла на переднем ходу, и на скорости до 4-5 узлов на заднем ходу.При движении судна задним ходом с переложенным рулем на судно действуют следующие силы и моменты [13], определяющие ухудшение управляемости судна на заднем ходу в сравнении с движением вперёд. Установлено, что при увеличении площади руля улучшение поворотливости наблюдается лишь при больших углах перекладки [20]. При вращении винта назад поток воды воздействует на корму. Если руль положен вправо, то струя потока воды будет оказывать давление на его левую сторону, и вызывает понижение давления с правой стороны, в результате чего корма будет стремиться идти вправо (рис. 31). При левом переложении руля корма будет стремиться в сторону руля. Рис. 31. Взаимодействие винтовой струи с корпусом судна при работе гребного винта на задний ход. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ВИДЫ ДРК, РЕДКО ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ НА СУДАХ ИЗ-ЗА СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ЧАСТОГО РЕГЛАМЕНТНОГО КОНТРОЛЯК специфическим видам ДРК, которые редко встречаются на современных, а в особенности – отечественных судах из-за сложных конструкций и частого регламентного контроля – можно смело отнести большинство нереализованных отечественных патентов, примером которого может служить патентный документ RU 2661271 на «Движительно – рулевой комплекс судна».Предлагаемый ДРК снабжен элементами с профилем крылас целью формирования потока гребного винта (ПВГ), а также дополнительно включает в себя крыльевые элементы формирователя ПГВдугообразного профиля, которые повторяют форму обводов кормовой части корпуса судна. Обводы размещены симметрично на противоположных скулах диаметральной плоскости судна и закреплены на корпусе судна в помощьюпластин, которые установлены в направлении поперечном к диаметральной плоскости. Крыльевые элементы с дугообразным профилем имеют переднюю кромку, направленную в сторону потока, набегающего на винт, а также заднюю кромку, которая направлена в сторону гребного винта. По информации с сайта ФИПС данный патент прекратил свое действие и не может быть восстановлен из-за неуплаты ежегодной патентной пошлины, что говорит о невозможности его использования, что и требовалось доказать. Таких патентов большинство на сайте ФИПС – которые невозможно внедрить из-за сложности конструкции. С другой стороны, анализ современных предпосылок совершенствования конструкции пропульсивных комплексов судов показывает [21], что в совершенствовании гидродинамического комплекса судна кроются значительные резервы повышения его энергоэффективности. Исследование показало и подтвердило, что наиболее важной характеристикой пропульсивного комплекса является зависимость R = f(v), которая определяется сложной многофакторной зависимостью от формы обводов корпуса, состояний поверхности, осадки судна, глубины, ширины фарватера, продолжительности плавания, состояния моря и погоды во время плавания. Усилия научных коллективов направлены, в частности, на формализацию данной зависимости для различных типов судов, не исключая и для ВВП. Показано, что наиболее перспективным является направление оптимизации корпуса и гребного винта. Кроме того, к специфическим видам ДРК, которые редко встречаются на современных, а в особенности – отечественных судах из-за сложных конструкций и частого регламентного контроля можно отнести следующие ДРК, кратко описанные выше и на ресурсе [13]:Роторный двигатель, который изменяет направление отбрасываемой струи за счет изменения положения лопастей [2];Крыльчатые движители (КД);Подруливающие устройства (ПУ);Поворотные винтовые колонки (ПВК);Раздельные поворотные насадки (РПН);Активные рули (АР). ГРАФИЧЕСКИ, СХЕМАТИЧЕСКИ В ВИДЕ РИСУНКОВ ИЗОБРАЗИТЬ ОСНОВНЫЫЕ ВИДЫ ДРК, ПРИНЦИП ИХ ВЗАИМНОЙ РАБОТЫ С ОБВОДАМИ КОРПУСА СУДНАРис. 32. ДРК с одиночным винтом и пером руля – вид сверху. Рис. 33. ДРК с двумя гребными винтами и двумя рулями. Рис. 34. ДРК с одним гребным винтом, вид сбокуРис. 35. ДРК на основе винта в поворотной насадке. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения работы на заданную тему проведено исследование работы ДРК различных судов.Рассмотрены типы ДРК, широко распространённые на судах ВВП и судах прибрежного и смешанного плавания.Исследована совместная работа ДРК и обводов корпуса судна при движении на прямолинейных и извилистых участках на ВВП, а также при маневрировании и движении задним ходом.Рассмотрены специфические виды ДРК, редко встречающиеся на судах из-за сложных конструкций и частого регламентного контроля.В завершение выполнены эскизы основных типов ДРК с указанием их элементов. Результаты исследования будут использованы при выборе темы выпускной квалификационной работы, и в последующей профессиональной деятельности. ЛИТЕРАТУРАДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС судна - Словарь морских терминов на Корабел.ру (korabel.ru);ОПРЕДЕЛЕНИЯ (morfish.ru);Раздел 2.Основы судовождения. (infopedia.su);Рулевое устройство судна - MirMarine;Колесные теплоходы. Компания "Си Тех" (seatech.ru);Предварительная прокладка в прибрежном плавании - Моряк (seaspirit.ru);Отечественные движительно-рулевые колонки (ДРК) на сухогруз, что же в них особенного?? | КОРАБЕЛ.РУ | Дзен (dzen.ru);825977.pdf (morkniga.ru);КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИПЫ И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОГО КОМПЛЕКСА ГРУЗОВЫХ СУДОВ СМЕШАННОГО (РЕКА-МОРЕ) ПЛАВАНИЯ – тема научной статьи по строительству и архитектуре читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка (cyberleninka.ru);aae7ccf.pdf;Основы конструирования - Стр 7 (studfile.net);движительно-рулевого комплекса — Студопедия (studopedia.ru);managmnt.doc (live.com);Основные факторы влияющие на управляемость судна - стр. 2 (gigabaza.ru);Основные этапы процесса судовождения на ВВП. (poisk-ru.ru);Управление судном при движении на речных участках ВВП. (helpiks.org);Глава 2. Маневрирование судном на выбранном участке судоходного пути. (studfile.net);Движительно-рулевой комплекс буксира и толкача-буксира (sea-man.org);Маневрирование судна - Центр вращения и поворотливость судна (sea-man.org);Влияние совместной работы гребного винта и руля на управляемость судна (multiurok.ru);obzor-opyta-sovershenstvovaniya-konstruktsii-i-primeneniya-dvizhitelnyh-sistem-v-sovremennom-sudostroenii.pdf;