5 Рулевое устройство
5.1 Выбор типа и размера движительно-рулевого комплекса
Количество и тип движителей выбираем из возможностей их размещения в кормовой оконечности и получение максимального пропульсивного КПД.
При скоростях хода до 30 км/ч для водоизмещающих судов наивысшим КПД обладают гребные винты, они наиболее просты в конструктивном отношении. Поэтому их целесообразно установить на проектируемом судне.
При выборе числа движителей целесообразно воспользоваться данными прототипа и выбрать двухвальную установку. Предельный диаметр винта:
Dв = 0,65Т = 0,65·4000 = 2600 мм
Предельный диаметр винта является приемлемым, так как гарантированная глубина хода на фарватере между Ярославлем и Архангельском равна 4 метра.
Тип рулевого устройства: подвесной балансирный руль за открытым винтом.
Общая площадь пера руля, м2, необходимая для обеспечения управляемости судна зависит от скорости хода, расположения рулей относительно винтов судна. Она может быть рассчитана по формуле:
м2,
где А - эмпирический коэффициент, определяемый по рекомендациям [3] или
по формуле [3]:
=
Принимаем площадь одного пера руля 3.75 м2.
Высота пера руля в первом приближении:
м,
где h2 – возвышение нижней кромки пера руля над основной плоскостью судна в пределе от 0.1 до 0.4, примем h2=0,35,
Ширина пера руля:
м.
Ширина балансирной части:
м,
где
- относительная ширина балансирной
части пера руля.
Толщина профиля руля:
м,
принимаем
ЦАГИ, т.к. судно тихоходное.
Характеристики пера руля во втором приближении:
высота пера руля:
м;
ширина пера руля:
м;
относительное удлинение пера руля:
;
ширина балансирной части:
м;
толщина профиля руля:
м.
Размеры, полученные во втором приближении, считаем расчётными.
Форма руля разрабатывается с учётом конфигурации кормового подзора судна и выбранного типа руля. Принимаем прямоугольную форму пера руля с горизонтальной верхней кромкой. Размещение руля ведём на рисунке 5.1.1 с учётом теоретического чертежа.
Рисунок 5.1.1 – Схема рулевого устройства проектируемого судна (М 1:100)
Так же проверим, что при перекладке руля к ДП, он не втыкается в корпус. Для этого на высоте окончания пера руля строится промежуточная ВЛ. Потом строится на проекции полуширота повернутое положение пера руля и смотрится, чтобы они не пересекались. В данном случае верхняя грань пера руля оканчивается на 4 ВЛ, что облегчает проверку. Схема представлена на рисунке 5.1.2.
Рисунок 5.1.2 – схема проверки на пересечение пера руля с корпусом судна
В качестве профиля руля выбираем профиль ЦАГИ, ординаты которого приведены в таблице 5.1.
Таблица5.1 – Ординаты профиля пера руля
Отстояние
точки профиля от его носика
|
0 |
0,25 |
0,50 |
0,75 |
1,00 |
1,25 |
1,75 |
2,50 |
3,25 |
5,00 |
|
0 |
0,003 |
0,007 |
0,010 |
0,013 |
0,016 |
0,023 |
0,033 |
0,043 |
0,066 |
Полутолщина
профиля
|
0 |
10,32 |
14,54 |
17,85 |
20,5 |
22,7 |
26,39 |
31 |
34,8 |
40,95 |
|
0 |
0,022 |
0,031 |
0,037 |
0,043 |
0,048 |
0,055 |
0,065 |
0,073 |
0,086 |
,%
,
м
,%
,
мПродолжение таблицы 5.1
Отстояние точки профиля от его носика ,% |
7,50 |
10,00 |
15,00 |
17,50 |
20,00 |
25,00 |
30,00 |
40,00 |
50,00 |
60,00 |
, м |
0,098 |
0,131 |
0,197 |
0,229 |
0,262 |
0,328 |
0,393 |
0,524 |
0,655 |
0,786 |
Полутолщина профиля ,% |
46,2 |
18,25 |
49,8 |
50 |
49,8 |
48,1 |
46,1 |
38,7 |
29,4 |
21,8 |
, м |
0,097 |
0,038 |
0,105 |
0,105 |
0,105 |
0,101 |
0,097 |
0,081 |
0,062 |
0,046 |
Продолжение таблицы 5.1
Отстояние точки профиля от его носика ,% |
70,00 |
80,00 |
85,00 |
90,00 |
95,00 |
100,0 |
, м |
0,917 |
1,048 |
1,114 |
1,179 |
1,245 |
1,310 |
Полутолщина профиля ,% |
12,1 |
9,18 |
6,75 |
4,47 |
2,52 |
1,02 |
, м |
0,025 |
0,019 |
0,014 |
0,009 |
0,005 |
0,002 |