Глава 11. Устройства судна

Судовым устройством называется совокупность механизмов и приспособлений, служащих для выполнения на судне определенных задач. К таким задачам относятся:

1. Судно должно управляться, то есть должно быть способно двигаться в заданном направлении и менять курс, если это необходимо. Эту задачу решают рулевые устройст-ва судов.

2. Каждое судно должно иметь возможность встать на продолжительную стоянку в море или на рейде, если ему понадобится. Эту возможность судну обеспечивает якорное устройство.

3. Каждое судно должно обладать швартовным устройством, с помощью которого оно осуществляет швартовку – стоянку у причала или у другого судна.

4. Суда, перевозящие грузы, должны быть способны быстро и качественно разгру-жаться или загружаться. Многие из них производят погрузочные операции при помощи собственных грузовых устройств.

5. Суда, имеющие спасательные или другие шлюпки, должны быть оборудованы уст-ройством, предназначенным для их спуска или подъема – шлюпочным устройством.

6. Каждое судно должно быть приспособлено для взятия его на буксир, а самоходные, в случае необходимости, должны и сами отбуксировать другие суда. Эту способность им обеспечивает буксирное устройство.

7. Суда, предназначенные для проводки составов судов методом толкания (толкачи), оборудованы специальным устройством, обеспечивающим надежное крепление толкача и баржи – сцепным устройством.

§ 82. Рулевое устройство

Рулевое устройство предназначено для обеспечения управляемости судна. Это од-но из важнейших судовых устройств. Потеря управляемости судна грозит ему гибелью.

К рулевым устройствам можно отнести рулевые устройства с рулями, рулевые уст-ройства с поворотными насадками, а также подруливающие устройства. Рулевые устрой-ства есть почти на всех судах, за исключением тех, движители которых могут выполнять и функцию управления судном, например, суда, оборудованные крыльчатым движителем, не нуждается в рулях.

Рулевым устройством должны быть оборудованы все самоходные суда. Несамо-ходные суда, предназначенные для буксировки на канате, в отдельных обос¬нованных слу-чаях вместо рулевого устрой¬ства могут быть оборудованы неподвиж¬ными стабилизатора-ми.

На стоечных и несамоходных судах, предназначенных для вождения только мето-дом толкания, стабилизаторы можно не устанавливать.

Управляемость судна должна соот¬ветствовать требованиям нормативных докумен-тов, согласованных Речным Реги¬стром, что должно быть подтверждено расчетами или модельными испытаниями.

Рулевое устройство состоит из:

• рабочих органов – они непосредственно создают рулевую силу, поворачи-вающую судно;

• рулевых машин – механизмов, обеспечивающих работу устройства;

• рулевых приводов, связывающих рабочий орган с рулевой машиной;

• приводов управления, который связывает пульт управления судном с руле-вой машиной.

На рисунке 133 представлено рулевое устройство с рулем и электрической рулевой машиной, характерной для судов внутреннего плавания

.

Простота, надежность и относительно высокая эффективность способствует тому, что наиболее распространенным рулевым устройством является рулевое устройство с ру-лями, рулевым органом которого является руль.

В стародавние времена рулевые устройства представляли собой большие весла, ук-репленные на корме. Потом их стали заменять шарнирным рулем, который помещался на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна. В таком виде оно сохранилось и до наших дней.

1. Рабочие органы рулевого устройства

Руль – вертикальная пластина – перо руля, жестко скрепленная с вертикальной осью, называемой баллером руля. Баллер руля проходит через кормовую часть корпуса судна через так называемую гельмпортовую трубу, которая обеспечивает непроницае-мость корпуса и в то же время вращение баллера при повороте руля.

По форме руль может быть пластинчатым и обтекаемым. Обтекаемые рули име-ют гораздо меньшее, чем пластинчатые, лобовое сопротивление. Пластинчатые рули ус-танавливают на небольших судах.

Непроницаемую обшивку обтекаемого руля подкрепляют изнутри набором - гори-зонтальными и вертикальными ребрами. Внутреннее пространство руля обычно заполня-ют битумом, асфальтом или пенопластом, чтобы избежать разрыва оболочки руля зимой при возможном попадании в нее воды. Основой пера руля является вертикальный брус, называемый рудерписом. Руль при помощи петель и штырей навешивается на часть ах-терштевня – рудерпост.

В зависимости от положения оси вращения рули делятся на:

o небалансирные – плоскость пера руля расположена за осью вращения;

o балансирные – перо руля расположено по обеим сторонам от оси вращения, ось вращения сдвинута от кромки руля к центру давления;

o полубалансирные – такие рули как бы состоят из двух частей: одна часть – обыкновенный руль, другая – балансирный.

Рисунок 134

Типы рулей:

а – небалансирный руль (простой), b – балансирный руль, с – полубалансирный руль (полуподвесной), d – подвесной руль, е – полуподвесной руль

Рулевая сила, конечно же, не зависит от типа руля. Она зависит от площади пера руля и от скорости движения судна. Но балансирный руль за счет смещения оси вращения к центру давления (геометрическому центру тяжести площади пера руля) позволяет уменьшить момент, возникающий на баллере руля при повороте руля, а, следовательно, можно установить рулевую машину меньшей мощности.

В зависимости от способа закрепления на корпусе рули делятся на:

o простые;

o полуподвесные,

o подвесные.

Простые рули, имеющие опоры на нижнем и верхнем концах пера руля, часто бы-вают установлены в диаметральной плоскости судна. Достоинства таких рулей – надеж-ное крепление и хорошая защищенность руля.

Количество рулей и их расположение зависит от типа судна, от количества винтов и других причин. На двухвинтовых судах устанавливают либо один руль в диаметральной плоскости, либо два непосредственно за винтами. На некоторых буксирах и паромах ста-вят по одному рулю позади винтов (рули переднего хода) и по два руля впереди винтов (рули заднего хода, которые называют фланкирующими). Для повышения управляемости на заднем ходу на паромах и подобных им судах устанавливают еще и носовые рули.

Активные рули. Задачу увеличения поворотливости больших грузовых и пасса-жирских судов при швартовке, на узких проходах помогает решить наличие на таких судах активных рулей.

Активный руль представляет собой обычный обтекаемый руль, оборудованный небольшим гребным винтом (рисунок 135). В отличие от пассивных рулей активный руль позволяет производить поворот не только при движении судна (при работающих движителях), но даже, если оно стоит. Имея собственный независимый движитель, активный руль может значительно увеличить рулевую силу. Повернув перо активного руля на 70 - 90º, удается развернуть судно даже на месте. При аварии главных двигателей , судно может двигаться при помощи активных рулей со скоростью 4 – 5 узлов.

Поворотные насадки, как и направляющие насадки, увеличивают упор гребного винта (§ 54), и при повороте за счет отклонения направленного отбрасываемого потока, создают рулевую силу. Насадка устанавливается на вертикальной поворотной оси - бал-лере, ось которого располагается на одной плоскости с диском винта.

Поворотные насадки устанавливают на толкачах, грузовых судах и иногда на буксирах.

Подруливающие устройства. На крупных грузопассажирских судах и других судах, форма корпуса которых не обладает достаточной поворотливостью, для улучшения управляемости устанавливают носовые подруливающие устройства. Они позволяют уве-личить поворотливость судов в сложных условиях швартовки, при проходе через крутые повороты фарватера и перекаты.

Подруливающие устройства представляют собой поперечные туннели, прохо-дящие через носовую, а иногда и через кормовую оконечность судна. внутри которых ус-тановлены небольшие гребные винты. Винт, вращаясь, перегоняет воду через туннель, создавая направленный поток, который и разворачивает судно. Для изменения направле-ния реактивной струи применяют либо реверсивный гребной винт, либо два винта проти-воположного вращения, либо систему заслонок.

Подруливающие устройства обеспечивают управляемость судна на малом и зад-нем ходу, позволяют перемещаться даже без хода.

2. Рулевые приводы и рулевые машины

Необходимый для поворота руля момент на баллере создается рулевой машиной. которая связана с баллером руля рулевым приводом. Так как рулевое устройство необхо-димо для обеспечения безопасности плавания, правила безопасности плавания обязывают на судне иметь два привода – основной и запасной. Переход от основного привода на за-пасной должен занимать не более 2 минут. Мощность машины основного привода должна быть достаточной для перекладки руля с борта на борт на максимальный угол за 30 секунд при наибольшей скорости хода. Запасной привод должен обеспечивать перекладку руля от 20º одного борта до 20º другого борта за 60 секунд при скорости хода вполовину меньшей максимальной скорости хода судна.

Рулевой привод находится в румпельном отделении, где располагается и рулевая машина. Существуют паровые, электрические, гидравлические и ручные рулевые маши-ны. В качестве аварийных используют ручные рулевые машины.

Ручные рулевые машины, как правило, применяют на небольших судах, когда усилие на штурвале не превышает 12 кг на человека ( при установке аварийной ручной машины – 16 кг). В качестве приводов в этом случае используют секторно-штуртросовый (рисунок 137) или валиковый рулевой привод.

В штуртросовом приводе сектор или румпель (румпелем называется рулевой ры-чаг) соединен с рулевой машиной при помощи штуртросовой проводки. Штуртрос пред-ставляет собой стальной трос или цепь, которая проходит через звездочку рулевой маши-ны и по бортам проходит в корму судна. При вращении штурвала штуртрос перепускается с одного борта на другой, приводя в движение сектор.

Валиковый привод (рисунок 138) может быть как основным, так и запасным. Он ра-ботает следующим образом. Вращение вала рулевой машины приводит в движение систе-му валиков, соединенных коническими зубчатыми передачами. Конечный валик через ре-дуктор передает вращение на зубчатый сектор, который соединен с баллером руля. Вали-ки обычно изготавливают из металлических труб. Концы валиков крепятся в подшипни-ках. Недостатком таких приводов являются ограниченная длина привода.

Рулевые приводы обычно имеют ограничители поворота, которые не позволяют поворачивать руль более, чем на 35º. Увеличение угла поворота приводит к торможению судна. Активные рули могут перекладываться на 90º.

Рисунок 138

Валиковый привод:

1 – штурвал, 2 – рулевая рубка, 3 – коническая зубчатая передача, 4 – валик, 5 – подшипники, 6 – шарнир, 7 – цилиндрическое зубчатое колесо, 8 – сектор, 9 – румпель, 10 – баллер руля, 11 – перо руля

Привод непосредственно от рулевой машины отличается большой надежностью и занимает мало места. Рулевая машина помещается в корме в румпельном отделении.

На судах внутреннего плавания чаще применяют электрические рулевые машины, схема которой представлена на рисунке133. Электродвигатель такой машины через редук-тор приводит в движение рулевой сектор, который крепится на баллере руля. Две пружи-ны, воспринимающие удары волн о перо руля, соединяют сектор руля с румпелем, кото-рый соединен с баллером руля.

При неисправности электрической рулевой машины руль приводится в действие с помощью ручной рулевой машины, состоящей из штурвальной тумбы и штурвала, кото-рые обычно устанавливаются на корме на верхней (главной) палубе судна.

Гидравлические рулевые машины, в свою очередь, делятся на ручные гидравли-ческие и электрогидравлические. Они имеют малые размеры, обладают плавностью и бес-шумностью в работе, но значительно дороже электрических.

На рисунке139 представлена электрогидравлическая машина. При вращении руле-вого колеса на мостике срабатывает датчик телемотора. Протекающее под давлением в трубопроводе масло вызывает перемещение приемника телемотора, за счет чего рулевой насос приводится в движение в соответствующем направлении.