5.6 Баллер руля

Диаметр головы баллера d₀ в сантиметрах должен быть не менее большего значения определяемого по формуле:

, (5.9)

где k₁₀ = 26,1 – для переднего хода и 23,3 для заднего хода,

R_ен – верхний предел текучести материала для баллера.

Баллер изготавливаем из стали Д32 с пределом текучести R_ен = 315 МПа.

Тогда для переднего хода:

см,

Для заднего хода:

см.

Принимаем диаметр головы баллера 190 мм.

Диаметр баллера в сечении 2 и 3:

Диаметр баллера в сечении 2:

см.

Диаметр баллера в сечении 3:

см.

Принимаем диаметр баллера в сечении 2 – 330 мм, в сечении 3 – 280 мм.

5.7 Расчет прочности баллера

Нормальные σ и касательные τ напряжения баллера определяются:

, , (5.10)

где М_и – расчетный изгибающий момент (М₁, М₂, М₃), действующий в рассматриваемом сечении баллера,

d_i, см – диаметр баллера в рассматриваемом сечении.

Приведенные напряжения вычисляются:

(5.11)

Допускаемые напряжения:

- на переднем ходу: МПа;

- на заднем ходу: МПа;

Расчет напряжений ведём в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Расчет напряжений

Сечение баллера	Ход передний/задний	σ,МПа	τ,МПа	σпр,МПа	[σ],МПа
Сечение 2 М2 = 502,3 к·Нм d2 = 33 см Мк = 100 к·Нм Мзх =57к·Нм	ПХ	143	14,2	146	158
	ЗХ		8,1	144	221
Сечение 3 М3 = 316 к·Нм d3= 28 см Мк = 100 к·Нм Мзх =57к·Нм	ПХ	147	23,23	152,4	158
	ЗХ		13,24	148,8	221

Сравнивая σ_пр с [σ] можно сделать вывод, что прочность баллера обеспечивается.

5.8 Соединение баллера с пером руля

Диаметр соединительных болтов d₁ должен быть не менее:

, (5.12)

где z₁ = 6 – число соединительных болтов, шт,

r₂ = 0,9d₃ – среднее расстояние от центров болтов до центра системы отверстий фланца, оно должно быть не менее 0.9d₃.

d₃ – диаметр баллера у фланца в сантиметрах,

R_ен1 – верхний предел текучести материала баллера,

R_ен2 – верхний предел текучести материалов болтов.

см.

Принимаем 6 болтов с резьбой М94.

Гайки с нормальными размерами. Болты и гайки надёжно стопорятся.

Толщина фланца должна быть не менее диаметра болтов. Принимаем толщину фланца 94 мм. Центры отверстий должны отстоять от наружных кромок фланца не менее чем на 1.15 диаметра болтов и составляет 108,1 мм.

5.9 Перо руля

Толщина обшивки пера профильного руля S, мм должна быть не менее определяемого по формуле:

, (5.13)

где Т – осадка судна,

а = 0,6 – расстояние между горизонтальными рёбрами или вертикальными диафрагмами,

,

где в = 0.6 – расстояние между горизонтальными рёбрами или вертикальными диафрагмами,

k₁₂ – коэффициент равный 18,6– для участка обшивки расположенного в пределах 0,35длины пера руля от его передней кромки; 8 – для участка обшивки расположенного в пределах 0,65длины пера руля от его задней кромки,

k₁₃ – коэффициент равный 1 для участка обшивки расположенного в струе винта;0 – участка обшивки расположенного вне струи винта.

Таким образом, толщину обшивки пера руля необходимо определить для двух участков.

В любом случае толщина пера руля должна быть не менее:

мм.

Принимаем минимальную толщину пера руля S= 10 мм.

мм.

Принимаем S₁ = 11 мм.

мм.

Принимаем S₂ = 9мм.

Принимаем толщину обшивки пера руля 12 мм, торцевые листы толщиной 15 и 24 мм. Обшивка пера руля изнутри должна быть подкреплена горизонтальными рёбрами и вертикальными диафрагмами. В торцевых листах предусмотрены спусковые пробки из нержавеющего металла.